CH710176A2 - An inlet seal and method for producing a running seal. - Google Patents
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Abstract
Eine Einlaufdichtung (105), die ein metallisches Substrat (203) und eine mehrlagige Keramikbeschichtung (201) auf dem metallischen Substrat (203) aufweist. Die mehrlagige Keramikbeschichtung enthält eine Grundschicht (207), die auf dem metallischen Substrat (203) abgeschieden ist, eine Einlaufschicht (209), die die erste Schicht (207) überdeckt, und eine abschleifende Schicht (211), die die zweite Schicht (209) überdeckt. Die abschleifende Schicht (211) ist aus einem abschleifenden Material hergestellt. Ausserdem sind ein Turbinensystem und ein Verfahren zur Herstellung einer Einlaufdichtung (105) offenbart.An inlet seal (105) comprising a metallic substrate (203) and a multilayer ceramic coating (201) on the metallic substrate (203). The multilayer ceramic coating includes a base layer (207) deposited on the metallic substrate (203), an entrance layer (209) covering the first layer (207), and an abrasive layer (211) forming the second layer (209 ) covered. The abrasive layer (211) is made of an abrasive material. In addition, a turbine system and method for making an inlet seal (105) are disclosed.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Einlaufdichtungen. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Einlaufdichtung, die abschleifbare und abschleifende Eigenschaften aufweist. The present invention relates to a method for the production of inlet seals. More particularly, the present invention relates to a method of making an inlet seal having abradable and abrasive properties.
HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNGBACKGROUND TO THE INVENTION
[0002] Viele Systeme, beispielsweise in Gasturbinen, sind thermischen, mechanischen und chemisch aggressiven Umgebungen ausgesetzt. Beispielsweise wird in dem Verdichterabschnitt einer Gasturbine atmosphärische Luft bis zu dem 10–25fachen des atmosphärischen Drucks verdichtet und in dem Vorgang adiabatisch auf ungefähr 800 °F bis etwa 1250 °F erwärmt. Diese erwärmte und verdichtete Luft wird in eine Brennkammer gelenkt, wo sie mit Brennstoff vermischt wird. Der Brennstoff wird gezündet, und der Verbrennungsprozess erwärmt die Gase auf sehr hohe Temperaturen, die ungefähr 3000 °F überschreiten. Diese Heissgase strömen durch die Turbine, wo Schaufelblätter, die an rotierenden Turbinenscheiben befestigt sind, Energie entziehen, um den Fan und den Verdichter der Turbine anzutreiben, und durch das Abgasauslasssystem, wobei die Gase ausreichend Energie bereitstellen, um einen Generatorrotor drehend anzutreiben, um Strom zu erzeugen. Enge Dichtungen und ein genau gelenkter Strom der heissen Gase sorgen im Betrieb für Effizienz. Die Erzielung derartig enger Dichtungen im Falle von Turbinendichtungen und eines genau gelenkten Stroms ist hinsichtlich der Herstellung möglicherweise problematisch und kostspielig. Many systems, for example in gas turbines, are exposed to thermal, mechanical and chemically aggressive environments. For example, in the compressor section of a gas turbine, atmospheric air is compressed to 10-25 times atmospheric pressure and adiabatically heated to approximately 800 ° F to approximately 1250 ° F in the process. This heated and compressed air is directed into a combustion chamber where it is mixed with fuel. The fuel is ignited and the combustion process heats the gases to very high temperatures, which exceed about 3000 ° F. These hot gases flow through the turbine where blades attached to rotating turbine disks draw energy to drive the fan and compressor of the turbine and through the exhaust gas outlet system, where the gases provide sufficient energy to rotationally drive a generator rotor for power to create. Tight seals and a precisely controlled flow of hot gases ensure efficiency during operation. Achieving such tight seals in the case of turbine seals and accurately controlled flow may be problematic and costly to manufacture.
[0003] Im Betrieb bleibt das Turbinengehäuse (Deckband) in Bezug auf die rotierenden Schaufeln stationär. Gewöhnlich lassen sich die höchsten Wirkungsgrade erzielen, indem zwischen dem Deckband und den Schaufelspitzen ein minimaler Schwellwertspalt eingehalten wird, um dadurch einen unerwünschten «Leckstrom» von Heissgas über die Spitze der Schaufeln zu vermeiden. Vergrösserte Abstandsspalte führen zu Undichtigkeitsproblemen und bewirken wesentliche Verringerungen des Gesamtwirkungsgrads der Gasturbine. In operation, the turbine housing (shroud) remains stationary with respect to the rotating blades. Typically, the highest efficiencies can be achieved by maintaining a minimum threshold gap between the shroud and the blade tips, thereby avoiding undesirable "leakage" of hot gas across the tip of the blades. Increased gap gaps lead to leakage problems and cause significant reductions in the overall efficiency of the gas turbine.
[0004] Versuche wurden unternommen, den Abstandsspalt auf ein Minimum zu reduzieren, um den Wirkungsgrad zu erhöhen, während übermässiger Verschleiss an den Turbinenschaufelspitzen vermieden wird. Beispielsweise verwenden einige herkömmliche Turbinenmaschinen Wärmedämmschichten (TBCs) auf den Ringdichtungssegmenten. Als TBC-Materialien werden gewöhnlich Keramikmaterialien wegen ihrer hohen Temperaturbeständigkeit und ihrer niedrigen Wärmeleitfähigkeit genutzt. Bekannte Einlaufbeschichtungssysteme nutzen Wärmedämmschichten, die so konstruiert sind, dass ein Teil der Beschichtung weggeschliffen wird, wenn er mit einer Turbinenschaufel in Berührung kommt, so dass Schäden an der Turbinenschaufel verhindert werden. Die Wärmedämmschichten isolieren ausserdem die zugrundeliegenden Turbinenbauteile von den im Betrieb vorhandenen Heissgasen, deren Temperatur 2000 Grad Fahrenheit überschreiten kann. Die Wärmedämmschichten halten die Temperatur des zugrundeliegenden Turbinenbauteils bei einer wesentlich geringeren Temperatur. Attempts have been made to minimize the clearance gap to increase efficiency while avoiding excessive wear on the turbine blade tips. For example, some conventional turbine engines use thermal barrier coatings (TBCs) on the ring seal segments. As TBC materials, ceramic materials are commonly used for their high temperature resistance and low thermal conductivity. Known in-run coating systems use thermal barrier coatings that are designed to scrape away some of the coating when it comes into contact with a turbine blade, thereby preventing damage to the turbine blade. The thermal barrier coatings also isolate the underlying turbine components from the hot gases in operation, which can exceed 2000 degrees Fahrenheit. The thermal barrier coatings maintain the temperature of the underlying turbine component at a much lower temperature.
[0005] Die Erfordernis, einen angemessenen Spalt ohne einen wesentlichen Verlust an Wirkungsgrad aufrecht zu erhalten, ist durch die Tatsache erschwert, dass der Spalt zwischen einer Rotorblattspitze und dem Deckband möglicherweise nicht über den gesamten Umfang des Deckbands einheitlich ist. Eine Uneinheitlichkeit ist auf eine Anzahl von Faktoren zurückzuführen, zu denen Bearbeitungstoleranzen bei der maschinellen Bearbeitung, Stapelungstoleranzen und eine ungleichmassige Ausdehnung aufgrund von Änderungen der thermisch wirksamen Masse und der thermischen Reaktion gehören. Solche Uneinheitlichkeit führt zu einer Abweichung der Länge der Turbinenschaufel und ihres Aufpralls auf die Einlaufbeschichtung, so dass es zu einem ungleichmässigen Abrieb der Einlaufbeschichtung kommt. Bekannte Systeme minimieren den Spalt und die Konstruktion mit Blick auf die Uneinheitlichkeit der Schaufelspitzen, während Schaden an den Turbinenschaufelspitzen vermieden wird. The requirement to maintain an adequate gap without a significant loss of efficiency is hampered by the fact that the gap between a rotor blade tip and the shroud may not be uniform over the entire circumference of the shroud. Non-uniformity is due to a number of factors, including machining tolerances in machining, stacking tolerances, and non-uniform expansion due to changes in thermal mass and thermal response. Such non-uniformity results in a deviation of the length of the turbine blade and its impact on the run-in coating, resulting in uneven wear of the run-in coating. Known systems minimize gap and construction with respect to blade tip inconsistency while avoiding damage to the turbine blade tips.
[0006] Ein weiteres bekanntes Problem im Zusammenhang mit Einlaufbeschichtungen ist, dass die Beschichtungen durch Sintern verschleissen, nachdem sie über längere Zeit Turbinenmaschinenbetriebstemperaturen ausgesetzt waren. Die Fähigkeit der Einlaufbeschichtung, abzuscheren, wenn sie mit Spitzen von Turbinenschaufeln in Berührung kommt, wird durch das Sintern der Einlaufbeschichtung erheblich reduziert. Im Falle von Hochtemperaturbetrieb wird mit Yttriumoxid stabilisierte Zirkonerde (YSZ) instabil, und die Abtragungs- und Einlaufeigenschaften der Beschichtung werden verringert. Another known problem associated with run-in coatings is that the coatings wear by sintering after being exposed to turbine engine operating temperatures for extended periods of time. The ability of the run-in coating to shear when it comes into contact with tips of turbine blades is significantly reduced by sintering the run-in coating. In the case of high temperature operation, yttria-stabilized zirconia (YSZ) becomes unstable and the erosion and shrinkage properties of the coating are reduced.
[0007] Somit besteht der Bedarf nach einer Einlaufbeschichtung, die die uneinheitliche Rotorblattlänge bewältigt, eine ausreichende Isolierung für das zugrundeliegende Substrat bereitstellt, einen Abrieb der Einlaufbeschichtung unter Betriebsbedingungen ermöglicht, an dem Substrat haften bleibt und eine längerfristige Zuverlässigkeit und einen verbesserten Wirkungsgrad ermöglicht. In der Fachwelt wären eine Einlaufdichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Einlaufdichtung erwünscht, die einen oder mehrere der oben erwähnten Nachteile nicht aufweist. Thus, there is a need for a run-in coating which overcomes the nonuniform rotor blade length, provides sufficient insulation to the underlying substrate, permits wear of the run-in coating under operating conditions, adheres to the substrate, and provides longer term reliability and improved efficiency. It would be desirable in the art to have an inlet seal and a method of making an inlet seal that does not have one or more of the disadvantages noted above.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION
[0008] In einer Ausführungsform eine Einlaufdichtung, die ein metallisches Substrat und eine mehrlagige Keramikbeschichtung auf dem metallischen Substrat aufweist. Die mehrlagige Keramikbeschichtung enthält eine Grundschicht, die auf dem metallischen Substrat abgeschieden ist, eine Einlaufschicht, die die erste Schicht überdeckt, und eine abschleifende Schicht, die die zweite Schicht überdeckt. Die abschleifende Schicht ist aus einem abschleifenden Material hergestellt. In one embodiment, an inlet seal having a metallic substrate and a multilayer ceramic coating on the metallic substrate. The multilayer ceramic coating includes a base layer deposited on the metallic substrate, a drainage layer covering the first layer, and an abrasive layer covering the second layer. The abrasive layer is made of an abrasive material.
[0009] Bei irgendeiner Ausführungsform der Einlaufdichtung kann es vorteilhaft sein, dass die Einlaufdichtung zwischen dem Substrat und der mehrlagigen Keramikbeschichtung zusätzlich eine Bindeschicht aufweist. In any embodiment of the inlet seal, it may be advantageous that the inlet seal between the substrate and the multilayer ceramic coating additionally comprises a bonding layer.
[0010] Bei irgendeiner Ausführungsform der Einlaufdichtung kann es vorteilhaft sein, dass die Bindeschicht eine MCrAlX-Auflagebeschichtung ist. In any embodiment of the inlet seal, it may be advantageous for the bond layer to be an MCrAlX overlay coating.
[0011] Bei irgendeiner Ausführungsform der Einlaufdichtung kann es vorteilhaft sein, dass die Grundschicht eine keramische Schicht aus einem Material aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Zirkonerde, die mit Ceroxid stabilisiert ist, Zirkonerde, die mit Magnesia stabilisiert ist, Zirkonerde, die mit Kalziumoxid stabilisiert ist, Zirkonerde, die mit Yttriumoxid stabilisiert ist und Mischungen davon besteht. In any embodiment of the inlet seal, it may be advantageous that the base layer comprises a ceramic layer of a material selected from the group consisting of zirconia stabilized with ceria, zirconia stabilized with magnesia, zirconia stabilized with calcium oxide, zirconia stabilized with yttria and mixtures thereof.
[0012] Bei irgendeiner Ausführungsform der Einlaufdichtung kann es vorteilhaft sein, dass die Grundschicht mit Yttriumoxid stabilisierte Zirkonerde (YSZ) aufweist, die etwa 7 bis ungefähr 8 Gew.-% Yttriumoxid enthält. In any embodiment of the inlet seal, it may be advantageous for the base layer to comprise yttria-stabilized zirconia (YSZ) containing about 7 to about 8 weight percent yttria.
[0013] Bei irgendeiner Ausführungsform der Einlaufdichtung kann es vorteilhaft sein, dass die Grundschicht eine Mikrostruktur mit dichten vertikalen Mikrorissen aufweist. In any embodiment of the inlet seal, it may be advantageous for the base layer to have a microstructure with dense vertical microcracks.
[0014] Bei irgendeiner Ausführungsform der Einlaufdichtung kann es vorteilhaft sein, dass die Einlaufschicht mit Yttriumoxid stabilisierte Zirkonerde (YSZ) mit etwa 18 bis ungefähr 20 Gew.-% Yttriumoxid aufweist. In any embodiment of the inlet seal, it may be advantageous for the inlet layer to comprise yttria-stabilized zirconia (YSZ) having from about 18 to about 20 weight percent yttria.
[0015] Bei irgendeiner Ausführungsform der Einlaufdichtung kann es vorteilhaft sein, dass die Einlaufschicht eine Mikrostruktur mit dichten vertikalen Mikrorissen aufweist. In any embodiment of the inlet seal, it may be advantageous for the inlet layer to have a microstructure with dense vertical microcracks.
[0016] Bei irgendeiner Ausführungsform der Einlaufdichtung kann es vorteilhaft sein, dass die Einlaufschicht Yb4Zr3O12aufweist. In any embodiment of the inlet seal, it may be advantageous for the inlet layer to comprise Yb4Zr3O12.
[0017] Bei irgendeiner Ausführungsform der Einlaufdichtung kann es vorteilhaft sein, dass die Einlaufschicht eine Mikrostruktur mit dichten vertikalen Mikrorissen aufweist. In any embodiment of the inlet seal, it may be advantageous for the inlet layer to have a microstructure with dense vertical microcracks.
[0018] Bei irgendeiner Ausführungsform der Einlaufdichtung kann es vorteilhaft sein, dass die Einlaufschicht zu einem geometrischen Muster angeordnet ist. In any embodiment of the inlet seal, it may be advantageous that the inlet layer is arranged in a geometric pattern.
[0019] Bei irgendeiner Ausführungsform der Einlaufdichtung kann es vorteilhaft sein, dass das geometrische Muster ein Rautenmuster ist. In any embodiment of the inlet seal, it may be advantageous for the geometric pattern to be a diamond pattern.
[0020] Bei irgendeiner Ausführungsform der Einlaufdichtung kann es vorteilhaft sein, dass das geometrische Muster ein gezahntes Muster ist. In any embodiment of the inlet seal, it may be advantageous for the geometric pattern to be a toothed pattern.
[0021] Bei irgendeiner Ausführungsform der Einlaufdichtung kann es vorteilhaft sein, dass das abschleifende Material mit Yttriumoxid stabilisierte Zirkonerde (YSZ) ist, die etwa 7 bis ungefähr 8 Gew.-% Yttriumoxid enthält. In any embodiment of the inlet seal, it may be advantageous for the abrasive material to be yttria-stabilized zirconia (YSZ) containing about 7 to about 8 weight percent yttria.
[0022] Bei irgendeiner Ausführungsform der Einlaufdichtung kann es vorteilhaft sein, dass die Grundschicht und die abschleifende Schicht aus demselben Material gebildet sind. In any embodiment of the inlet seal, it may be advantageous that the base layer and the abrasive layer are formed of the same material.
[0023] In einer weiteren Ausführungsform ein Turbinensystem, das mehrere rotierende Bauteile und eine Einlaufdichtung aufweist. Die Einlaufdichtung enthält ein metallisches Substrat und eine mehrlagige Keramikbeschichtung auf dem metallischen Substrat. Die mehrlagige Keramikbeschichtung enthält eine Grundschicht, die auf der Bindeschicht abgeschieden ist, eine Einlaufschicht, die die erste Schicht überdeckt, und eine abschleifende Schicht, die die zweite Schicht überdeckt. Die abschleifende Schicht ist aus einem abschleifenden Material hergestellt. Die rotierenden Bauteile und Einlaufdichtung sind dazu eingerichtet und angeordnet, die Einlaufdichtung mit dem rotierenden Bauteil in Berührung zu bringen. In a further embodiment, a turbine system having a plurality of rotating components and an inlet seal. The inlet seal contains a metallic substrate and a multilayer ceramic coating on the metallic substrate. The multilayer ceramic coating includes a primer layer deposited on the bonding layer, an enema layer covering the first layer, and an abrasive layer covering the second layer. The abrasive layer is made of an abrasive material. The rotating components and inlet seal are arranged and arranged to bring the inlet seal into contact with the rotating component.
[0024] In einer weiteren Ausführungsform ein Verfahren zur Herstellung einer Einlaufdichtung. Zu dem Verfahren gehören die Schritte: Abscheiden einer mehrlagigen Keramikbeschichtung auf dem metallischen Substrat. Die mehrlagige Keramikbeschichtung enthält eine Grundschicht, die auf der Bindeschicht abgeschieden ist, eine Einlaufschicht, die die erste Schicht überdeckt und eine abschleifende Schicht, die die zweite Schicht überdeckt. Die abschleifende Schicht ist aus einem abschleifenden Material hergestellt. In a further embodiment, a method for producing an inlet seal. The method includes the steps of depositing a multilayer ceramic coating on the metallic substrate. The multilayer ceramic coating includes a base layer deposited on the bonding layer, an enema layer covering the first layer, and an abrasive layer covering the second layer. The abrasive layer is made of an abrasive material.
[0025] Bei irgendeiner Ausführungsform des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Verfahren zusätzlich den Schritt aufweist, die mehrlagige Keramikbeschichtung mit einem rotierenden Bauteil in Berührung zu bringen. In any embodiment of the method, it may be advantageous that the method additionally comprises the step of bringing the multilayer ceramic coating into contact with a rotating component.
[0026] Bei irgendeiner Ausführungsform des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Bauteil eine Turbinenschaufel ist. In any embodiment of the method, it may be advantageous for the component to be a turbine blade.
[0027] Bei irgendeiner Ausführungsform des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass das Beschichten ein Strukturieren in der Einlaufschicht zu einem geometrischen Muster beinhaltet. In any embodiment of the method, it may be advantageous for the coating to include patterning in the run-in layer to a geometric pattern.
[0028] Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierteren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Figuren offenkundig, die die Grundzüge der Erfindung anhand von Beispielen veranschaulichen. Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following more detailed description of the preferred embodiment, taken in conjunction with the accompanying drawings, which illustrate the principles of the invention by way of example.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0029] <tb>Fig. 1<SEP>zeigt eine beispielhafte Turbinenanordnung, die eine Einlaufdichtung aufweist, gemäss einer Ausführungsform der Offenbarung. <tb>Fig. 2<SEP>zeigt eine beispielhafte Dichtungsanordnung, die mehrere Schichten aufweist, die auf einem Substrat angeordnet sind, gemäss einer Ausführungsform der Offenbarung. <tb>Fig. 3<SEP>veranschaulicht ein Abschleifen des rotierenden Bauteils, das durch die Einlaufdichtung ermöglicht ist, gemäss einer Ausführungsform der Offenbarung. <tb>Fig. 4<SEP>veranschaulicht Abtragungsdaten, die vergleichbaren Abtragungsraten für unterschiedliche mittels YSZ stabilisierte Schichten zeigen. <tb>Fig. 5<SEP>veranschaulicht Abtragungsdaten, die vergleichbaren Abtragungsraten für unterschiedliche mittels YSZ stabilisierte Schichten zeigen.[0029] <Tb> FIG. 1 <SEP> shows an exemplary turbine assembly having an inlet seal according to an embodiment of the disclosure. <Tb> FIG. 2 depicts an exemplary seal assembly having multiple layers disposed on a substrate, according to an embodiment of the disclosure. <Tb> FIG. 3 <SEP> illustrates a grinding of the rotating component allowed by the inlet seal, according to an embodiment of the disclosure. <Tb> FIG. 4 <SEP> illustrates ablation data showing comparable ablation rates for different YSZ stabilized layers. <Tb> FIG. 5 <SEP> illustrates ablation data showing comparable ablation rates for different YSZ stabilized layers.
[0030] Wo immer es möglich ist, werden zur Bezeichnung übereinstimmender Teile über sämtliche Zeichnungen hinweg dieselben Bezugszeichen verwendet. Wherever possible, the same reference numbers will be used throughout the drawings to refer to corresponding parts.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0031] Geschaffen sind eine Einlaufdichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Einlaufdichtung, die Eigenschaften der Abschleifbarkeit und des Abschleifens aufweist. Im Vergleich zu ähnlichen Konzepten, die nachteilig eines oder mehrere der hier beschriebenen Merkmale nicht aufweisen, stellen Ausführungsformen der Offenbarung eine enge Dichtung im Zusammenhang mit Turbinensystemen bereit, die Systeme mit uneinheitlicher Rotorblattlänge enthalten. Darüber hinaus behält die Einlaufdichtung gemäss der Offenbarung isolierende Eigenschaften bei, ermöglicht einen Abrieb der Einlaufbeschichtung und bleibt unter Betriebsbedingungen des Turbinensystems an dem Substrat haften, was eine längerfristige Zuverlässigkeit und einen verbesserten Wirkungsgrad der Gasturbine ermöglicht. What is provided is an inlet seal and a method for producing an inlet seal, which has properties of abradability and abrasion. In comparison to similar concepts which disadvantageously do not have one or more of the features described herein, embodiments of the disclosure provide a tight seal associated with turbine systems incorporating nonuniform rotor blade length systems. Moreover, the inlet seal according to the disclosure retains insulating properties, permits wear of the run-in coating, and adheres to the substrate under operating conditions of the turbine system, allowing for longer-term reliability and improved gas turbine efficiency.
[0032] Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Turbinenabschnitts eines Gasturbinensystems 100, betrachtet in Richtung einer Mittelachse der Drehachse. Das Gasturbinensystem 100 enthält ein stationäres Bauteil 101, beispielsweise ein Deckband, das einen Rotor 103 umgibt. Das stationäre Bauteil 101 ist ein beliebiges geeignetes Bauteil, das in Bezug auf ein rotierendes Bauteil in einer festen Stellung verbleibt. Fig. 1 shows a schematic sectional view of a turbine section of a gas turbine system 100, viewed in the direction of a central axis of the axis of rotation. The gas turbine system 100 includes a stationary component 101, such as a shroud, surrounding a rotor 103. The stationary component 101 is any suitable component that remains in a fixed position relative to a rotating component.
[0033] Auf dem stationären Bauteil 101 ist eine Einlaufdichtung 105 angeordnet. An dem Rotor 103 sind rotierende Bauteile 107 befestigt. Die rotierenden Bauteile 107 sind geeignete Turbinenschaufeln oder Turbinenblätter. Die Begriffe «Blatt» und «Schaufel» werden hier untereinander austauschbar verwendet. Während der Drehung des Rotors 103 berühren die rotierenden Bauteile 107 die Einlaufdichtung 105 oder kommen mit dieser nahezu in Berührung. On the stationary component 101, an inlet seal 105 is arranged. On the rotor 103 rotating components 107 are attached. The rotating components 107 are suitable turbine blades or turbine blades. The terms "leaf" and "shovel" are used interchangeably herein. During rotation of the rotor 103, the rotating components 107 contact or come into contact with the inlet seal 105.
[0034] Fig. 2 zeigt eine geschnittene schematische Ansicht einer Einlaufdichtung 105 gemäss einer Ausführungsform. Die Einlaufdichtung 105 basiert auf einer mehrlagigen Keramikbeschichtung 201 auf einem metallischen Substrat 203. In dem hier verwendeten Sinne soll der Begriff «metallisch» Metalle, Legierungen, Verbundmetalle, intermetallische Materialien, oder eine beliebige Kombination davon beinhalten. In einer Ausführungsform enthält das Substrat 203 rostfreien Stahl oder ist rostfreier Stahl. In einer weiteren Ausführungsform enthält das Substrat 203 eine nickelbasierte Legierung oder besteht daraus. Andere geeignete Legierungen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein Kobaltbasislegierungen, auf Chrom basierende Legierungen, Kohlenstoffstahl und Kombinationen davon. Geeignete Metalle umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein Titan, Aluminium und Kombinationen davon. In einer Ausführungsform ist das metallische Substrat 203 an einer Innenfläche des stationären Bauteils 101 angeordnet, wobei die Innenfläche die Oberfläche ist, die dem Rotor 103 zugewandt ist. Allerdings ist das metallische Substrat 203 nicht in dieser Weise beschränkt und schliesst andere geeignete Oberflächen ein. In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform enthält die Einlaufdichtung 105 zwischen der mehrlagigen Keramikbeschichtung 201 und dem metallischen Substrat eine Bindeschicht 205. Die Bindeschicht 205 enthält beispielsweise MCrAlY, wobei M Nickel (Ni), Kobalt (Co), Eisen (Fe) oder einige Kombinationen von diesen, oder eine intermetallische Phase von Beta-NiAl ist. Die Bindeschicht 205 kann beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, anhand von Materialien wie Pulvern, beispielsweise CoCrAlY, NiCrAlY, CoNiCrAlY und Rhenium hergestellt sein, das Varianten und andere geeignete Materialien enthält. Fig. 2 shows a sectional schematic view of an inlet seal 105 according to one embodiment. The inlet seal 105 is based on a multilayer ceramic coating 201 on a metallic substrate 203. As used herein, the term "metallic" is intended to include metals, alloys, composites, intermetallics, or any combination thereof. In one embodiment, the substrate 203 includes stainless steel or is stainless steel. In another embodiment, the substrate 203 includes or consists of a nickel-based alloy. Other suitable alloys include, but are not limited to, cobalt-based alloys, chromium-based alloys, carbon steel, and combinations thereof. Suitable metals include, but are not limited to, titanium, aluminum, and combinations thereof. In one embodiment, the metallic substrate 203 is disposed on an inner surface of the stationary member 101, the inner surface being the surface facing the rotor 103. However, the metallic substrate 203 is not limited in this way and includes other suitable surfaces. In the embodiment shown in FIG. 2, the inlet seal 105 between the multilayer ceramic coating 201 and the metallic substrate contains a bonding layer 205. The bonding layer 205 contains, for example, MCrAlY, where M is nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe) or some Combinations of these, or an intermetallic phase of beta-NiAl is. For example, tie layer 205 may be made from materials such as powders such as CoCrAlY, NiCrAlY, CoNiCrAlY, and rhenium, including variants and other suitable materials, without limitation.
[0035] Die mehrlagige Keramikbeschichtung 201, die die Bindeschicht 205 überdeckt, weist eine Grundschicht 207 auf. Die Grundschicht 207 enthält ein Wärmedämmschichtmaterial. The multilayer ceramic coating 201, which covers the bonding layer 205, has a base layer 207. The base layer 207 contains a thermal barrier coating material.
[0036] Das Wärmedämmschichtmaterial enthält beispielsweise Barium-Strontium-Aluminiumsilikat oder Zirkonerde, die teilweise mit Yttriumoxid stabilisiert ist. In einer Ausführungsform enthält die Grundschicht 207 weniger als etwa 10 Gew.-% Yttriumoxid, oder etwa 6 Gew.-% bis etwa 8 Gew.-% Yttriumoxid oder etwa 7 Gew.-% bis etwa 8 Gew.-% Yttriumoxid. Während Yttriumoxid als ein geeigneter Stabilisator offenbart ist, können desgleichen andere Stabilisatoren verwendet werden, z.B. Erbiumoxid, Gadoliniumoxid, Neodymoxid, Ytterbium(III)-Oxid, Lanthanoxid und/oder Dysprosiumoxid. Die partielle Stabilisierung der YSZ mit 6 bis 8 Gew.-% Yttriumoxid (beispielsweise weniger als etwa 10 Gew.-% YSZ) ergibt eine Schicht, die unter Bedingungen einer Hochtemperaturwechselbeanspruchung besser haftet und gegen Abspaltung beständiger ist als eine YSZ-Wärmedämmschicht mit höheren Anteilen von Yttriumoxid. Ausserdem ist die teilweise (beispielsweise mit weniger als etwa 10 Gew.-% YSZ) stabilisierte YSZ beständiger gegen Abtragung als vollständig (z.B. mit etwa 20 Gew.-% YSZ) stabilisierte YSZ. Die Grundschicht 207 stellt eine haftende Beschichtung bereit, die gegenüber Sintern und Abspaltung resistent ist. In einer Ausführungsform weist die Grundschicht 207 eine hier mit dichte vertikale Mikrorisse (DVC) bezeichnete Mikrostruktur auf. Thermisch gespritzte DVC-Wärmedämmschichten sind beispielsweise in den US-Patentschriften 5 073 433; 5 520 516; 5 830 586; 5 897 921; 5 989 343 und 6 047 539 offenbart, die sämtliche durch Bezugnahme vollumfänglich in diese Patentanmeldung einbezogen sind. Geeignete Dicken für die Grundschicht beinhalten weniger als etwa 75 Tausendstelzoll, von etwa 1 Tausendstelzoll bis ungefähr 75 Tausendstelzoll, oder von etwa 5 Tausendstelzoll bis ungefähr 50 Tausendstelzoll. The thermal barrier coating material contains, for example, barium-strontium-aluminum silicate or zirconia, which is partially stabilized with yttrium oxide. In one embodiment, the base layer 207 includes less than about 10 weight percent yttria, or about 6 weight percent to about 8 weight percent yttria, or about 7 weight percent to about 8 weight percent yttria. While yttria is disclosed as a suitable stabilizer, other stabilizers can be used as well, e.g. Erbium oxide, gadolinium oxide, neodymium oxide, ytterbium (III) oxide, lanthanum oxide and / or dysprosium oxide. The partial stabilization of the YSZ with 6 to 8 weight percent yttria (eg, less than about 10 weight percent YSZ) results in a layer which adheres better under high temperature cycling conditions and is more resistant to splitting than a higher rate YSZ thermal barrier coating of yttrium oxide. In addition, the partially stabilized YSZ (e.g., less than about 10% by weight YSZ) is more resistant to erosion than fully stabilized YSZ (e.g., about 20% by weight YSZ). The base layer 207 provides an adhesive coating that is resistant to sintering and cleavage. In one embodiment, the base layer 207 has a microstructure here denoted by dense vertical microcracks (DVC). Thermally sprayed DVC thermal barrier coatings are described, for example, in US Pat. Nos. 5,073,433; 5,520,516; 5,830,586; 5,897,921; 5,989,343 and 6,047,539, all of which are incorporated herein by reference in their entirety. Suitable thicknesses for the basecoat include less than about 75 mils, from about 1 mil to about 75 mils, or from about 5 mil to about 50 mils.
[0037] Ausserdem weist die mehrlagige Keramikbeschichtung 201, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Einlaufschicht 209 auf, die die Grundschicht 207 überdeckt. Die Einlaufschicht 209 enthält ein keramisches Wärmedämmschichtmaterial und weist eine Härte auf, die ausreichend gering ist, um Abtragung und/oder Abrieb der Einlaufschicht 209 zu erlauben, wenn sie mit rotierenden Bauteilen 107 in Berührung kommt. Ähnlich wie die Grundschicht 207 enthält das Wärmedämmschichtmaterial der Einlaufschicht 209 beispielsweise Barium-Strontium-Aluminiumsilikat oder Zirkonerde, das bzw. die teilweise oder vollständig mit Yttriumoxid, Magnesia, Kalziumoxid oder sonstigen Stabilisatoren stabilisiert ist. In einer Ausführungsform verwendet die Einlaufschicht 209 Yttriumoxid als Stabilisator und enthält wenigstens 15 Gew.-% Yttriumoxid und bis etwa 22 Gew.-% Yttriumoxid, oder etwa 18% bis ungefähr 20% Yttriumoxid. In einer Ausführungsform enthält die Einlaufschicht 209 Yb4Zr3O12- Desgleichen können auch andere Stabilisatoren verwendet werden, z.B. Erbiumoxid, Gadoliniumoxid, Neodymoxid, Ytterbium(III)-Oxid, Lanthanoxid und/oder Dysprosiumoxid. In einer Ausführungsform weist die Einlaufschicht 209 mit Yttriumoxid stabilisierte Zirkonerde (YSZ) oder Yb4Zr3O12mit dichten vertikalen Mikrorissen auf. Geeignete Dicken für die abschleifende Schicht 211 beinhalten Bereiche von etwa 25 Tausendstelzoll bis ungefähr 75 Tausendstelzoll, von etwa 40 Tausendstelzoll bis ungefähr 60 Tausendstelzoll oder etwa 50 Tausendstelzoll. Darüber hinaus ist die Einlaufschicht 209 temperaturbeständig und behält die Eigenschaften der Abschleifbarkeit und Wärmeleitfähigkeit unter den Betriebsbedingungen einer Gasturbine bei. Die vollständig stabilisierte YSZ (z.B. die Zirkonerde, die etwa 20 Gew.-% Yttriumoxid enthält) stellt ein Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit bereit, das beispielsweise 20-30% oder 25–30% oder etwa 30% geringere Wärmeleitfähigkeiten im Vergleich zu teilweise stabilisierter YSZ (z.B. YSZ mit etwa 8 Gew.-% Yttriumoxid) sowie grössere Abschleifbarkeit bietet, wenn es mit den rotierenden Bauteilen 107 in Berührung kommt. In einer Ausführungsform weist die Einlaufschicht 209 eine DVC-Mikrostruktur auf. In dem hier verwendeten Sinne bedeutet «abschleifbar» und «Abschleifbarkeit», dass das Material die Eigenschaft des Abschleifens oder Abtragens aufweist, um einen Reibpfad zu bilden, wenn es mit rotierenden Bauteilen 107 in Berührung kommt, wobei die rotierenden Bauteile geringfügig oder überhaupt nicht beschädigt werden. In addition, the multilayer ceramic coating 201, as shown in Fig. 2, an inlet layer 209, which covers the base layer 207. The run-in layer 209 includes a ceramic thermal barrier coating material and has a hardness that is sufficiently low to permit erosion and / or abrasion of the run-in layer 209 when in contact with rotating components 107. Similar to the base layer 207, the thermal barrier coating material of the enema layer 209 includes, for example, barium strontium aluminum silicate or zirconia stabilized partially or completely with yttria, magnesia, calcium oxide, or other stabilizers. In one embodiment, the enema layer 209 utilizes yttria as a stabilizer and contains at least 15 wt% yttria and up to about 22 wt% yttria, or about 18% to about 20% yttria. In one embodiment, the enema layer 209 contains Yb4Zr3O12. Likewise, other stabilizers may also be used, e.g. Erbium oxide, gadolinium oxide, neodymium oxide, ytterbium (III) oxide, lanthanum oxide and / or dysprosium oxide. In one embodiment, the inlet layer 209 comprises yttria-stabilized zirconia (YSZ) or Yb4Zr3O12 with dense vertical microcracks. Suitable thicknesses for the abrasive layer 211 include ranges from about 25 mils to about 75 mils, from about 40 mils to about 60 mils or about 50 mils. In addition, the run-in layer 209 is temperature resistant and maintains the properties of abradability and thermal conductivity under the operating conditions of a gas turbine. The fully stabilized YSZ (eg, the zirconia containing about 20 weight percent yttria) provides a low thermal conductivity material having, for example, 20-30% or 25-30% or about 30% lower thermal conductivities compared to partially stabilized YSZ (eg YSZ with about 8 wt.% yttria) as well as greater abradability when in contact with rotating components 107. In one embodiment, the enema layer 209 has a DVC microstructure. As used herein, "abradable" and "abradability" mean that the material has the property of being abraded or abraded to form a friction path when in contact with rotating components 107, with little or no damage to the rotating components become.
[0038] In einer Ausführungsform wird die Einlaufschicht 209 zu einem geometrischen Muster abgeschieden. Das geometrische Muster ist dazu eingerichtet, eine Abdichtung und Abtragungseigenschaften zu erzielen. Durch «geometrisches Muster», soll ausgedrückt werden, dass die Einlaufschicht 209 mit erhabenen oder von der zugrundeliegenden Schicht vorspringenden Abschnitten abgeschieden ist, wobei ein Muster gebildet wird, das sich wiederholt und von oben betrachtet sichtbar ist. Das geometrische Muster kann, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, Muster wie beispielsweise Raute, Steg, Sechseck, Ellipse, Kreis, Dreieck, Rechteck, oder sonstige geeignete geometrische Muster beinhalten. In einer Ausführungsform erstrecken sich die erhabenen oder vorspringenden Abschnitte des geometrischen Musters oberhalb der zugrundeliegenden Schicht um eine Distanz von kleiner oder gleich etwa 0,065 Zoll oder kleiner oder gleich etwa 0,035 Zoll oder kleiner oder gleich etwa 0,015 Zoll. In one embodiment, the enema layer 209 is deposited into a geometric pattern. The geometric pattern is configured to achieve sealing and ablation characteristics. By "geometric pattern", it is meant that the entrance layer 209 is deposited with raised or projecting portions from the underlying layer, forming a pattern that is repeated and viewed from above. The geometric pattern may include, but is not limited to, patterns such as diamond, ridge, hexagon, ellipse, circle, triangle, rectangle, or other suitable geometric pattern. In one embodiment, the raised or protruding portions of the geometric pattern extend above the underlying layer by a distance of less than or equal to about 0.065 inches, or less than or equal to about 0.035 inches, or less than or equal to about 0.015 inches.
[0039] Die mehrlagige Keramikbeschichtung enthält eine abschleifende Schicht 211, die die Einlaufschicht 209 überdeckt. Die abschleifende Schicht 211 enthält ein Wärmedämmschichtmaterial. In einer Ausführungsform weist die abschleifende Schicht 211 eine ausreichende Härte auf, um die rotierenden Bauteile abzuschleifen, die mit der abschleifenden Schicht 211 in Berührung kommen. Durch «abschleifend» soll in dem hier verwendeten Sinne ausgedrückt werden, dass das Material die Eigenschaft des Erodierens oder Abtragens von rotierenden Bauteilen 107 aufweist, wenn es mit den rotierenden Bauteilen 107 in Berührung kommt. Ähnlich wie die Grundschicht 207 enthält das Wärmedämmschichtmaterial der abschleifenden Schicht 211 beispielsweise Barium-Strontium-Aluminiumsilikat oder Zirkonerde, die teilweise mit Yttriumoxid stabilisiert ist. In einer Ausführungsform enthält die abschleifende Schicht 211 weniger als etwa 10 Gew.-% Yttriumoxid, oder etwa 7 Gew.-% bis etwa 8 Gew.-% Yttriumoxid. Während Yttriumoxid als ein geeigneter Stabilisator offenbart ist, können desgleichen andere Stabilisatoren verwendet werden, z.B. Erbiumoxid, Gadoliniumoxid, Neodymoxid, Ytterbium (III)-Oxid, Lanthanoxid und/oder Dysprosiumoxid. Die abschleifende Schicht 211 ist dazu eingerichtet, den Spalt zwischen den rotierenden Bauteilen 107 und dem stationären Bauteil 101 zu minimieren, wobei sie die rotierenden Bauteile, die aufgrund uneinheitlicher Länge auf der Schicht auftreffen, wahlweise abschleift, insbesondere, während sich die Turbinenbauteile, z.B. während eines warmen erneuten Hochfahrens, in unterschiedlichen Ausdehnungszuständen befinden. Der Betrag und die Rate der Abtragung wird von dem Grad der Uneinheitlichkeit der rotierenden Bauteile 107 abhängen. Die Dicke der abschleifenden Beschichtung reicht aus, um abschleifende Eigenschaften bereitzustellen und eine Abtragung zu ermöglichen, um die Einlaufschicht 209 freizulegen. Geeignete Dicken für die abschleifende Schicht 211 beinhalten weniger als 10 Tausendstelzoll, von etwa 1 Tausendstelzoll bis ungefähr 10 Tausendstelzoll oder von etwa 1 Tausendstelzoll bis ungefähr 5 Tausendstelzoll. In einer Ausführungsform weist die abschleifende Schicht 211 eine DVC-Mikrostruktur auf. In einer Ausführungsform weist die abschleifende Schicht 211 eine poröse Struktur auf. In einer Ausführungsform enthält die abschleifende Schicht 211 dasselbe Material wie die Grundschicht 207. In einer weiteren Ausführungsform enthält die abschleifende Schicht 211 ein Material, das sich von der Grundschicht 207 unterscheidet. The multilayer ceramic coating includes an abrasive layer 211 that covers the inlet layer 209. The abrasive layer 211 contains a thermal barrier coating material. In one embodiment, the abrasive layer 211 has sufficient hardness to grind the rotating components that contact the abrasive layer 211. By "abrading" is meant, as used herein, that the material has the property of eroding or abrading rotating components 107 when in contact with rotating components 107. Similar to the base layer 207, the thermal barrier coating material of the abrasive layer 211 includes, for example, barium-strontium aluminum silicate or zirconia partially stabilized with yttria. In one embodiment, the abrasive layer 211 contains less than about 10 weight percent yttria, or about 7 weight percent to about 8 weight percent yttria. While yttria is disclosed as a suitable stabilizer, other stabilizers can be used as well, e.g. Erbium oxide, gadolinium oxide, neodymium oxide, ytterbium (III) oxide, lanthanum oxide and / or dysprosium oxide. The abrasive layer 211 is configured to minimize the gap between the rotating components 107 and the stationary component 101, optionally abrading the rotating components impinging on the layer due to nonuniform length, particularly while the turbine components, e.g. during a warm restart, in different states of expansion. The amount and rate of erosion will depend on the degree of nonuniformity of the rotating components 107. The thickness of the abrasive coating is sufficient to provide abrasive properties and to permit erosion to expose the enema layer 209. Suitable thicknesses for the abrasive layer 211 include less than 10 mils, from about 1 mil to about 10 mils or from about 1 mil to about 5 mils. In one embodiment, the abrasive layer 211 has a DVC microstructure. In one embodiment, the abrasive layer 211 has a porous structure. In one embodiment, the abrasive layer 211 contains the same material as the base layer 207. In another embodiment, the abrasive layer 211 includes a material that differs from the base layer 207.
[0040] Fig. 3 zeigt ein Verfahren der Nutzung der Einlaufdichtung 105, beispielsweise beim Hochfahren der Gasturbine. Wie in Fig. 3 gezeigt, weist das rotierende Bauteil 107 einen Spitzenbereich 301 auf, der an der abschleifenden Schicht 211 mit der Einlaufdichtung 105 in Berührung kommt. Während das rotierende Bauteil 107 mit der abschleifenden Schicht 211 in Berührung kommt, wird der Spitzenbereich 301 des rotierenden Bauteils 107 abgeschliffen. Zusätzlich wird die abschleifende Schicht 211 von der Einlaufdichtung 105 abgetragen. Bei weiterer Rotation berühren die rotierenden Bauteile 107 die Einlaufschicht 209 weiter und schleifen einen Dichtungspfad in der Einlaufschicht 209. Das Abschleifen des Spitzenbereichs 301 verändert die Länge des Rotorblatts, so dass die Rotorblattlänge einheitlicher wird. Die grössere Einheitlichkeit der Rotorblattlänge hat einen kleinen oder überhaupt keinen Spalt zwischen dem rotierenden Bauteil 107 und der Einlaufdichtung 105 zum Ergebnis. Fig. 3 shows a method of using the inlet seal 105, for example during startup of the gas turbine. As shown in FIG. 3, the rotary member 107 has a tip portion 301 which comes in contact with the inlet seal 105 at the abrasive layer 211. While the rotating member 107 comes into contact with the abrasive layer 211, the tip portion 301 of the rotating member 107 is ground. In addition, the abrasive layer 211 is removed from the inlet seal 105. Upon further rotation, the rotating components 107 further contact the inlet layer 209 and grind a sealing path in the inlet layer 209. Abrading the tip section 301 changes the length of the rotor blade so that the rotor blade length becomes more uniform. The greater uniformity of the rotor blade length results in little or no gap between the rotating member 107 and the inlet seal 105.
[0041] Das Aufbringen der Grundschicht 207, der Einlaufschicht 209 und der abschleifenden Schicht 211 kann durch ein beliebiges geeignetes Beschichtungsverfahren erreicht werden, das zum Aufbringen von TBC-Materialien bekannt ist. Geeignete Verfahren beinhalten Aufbringung durch Warmspritzen (z.B. Luftplasmaspritzen (APS) und Hochgeschwindigkeitssauerstoff-flamm-(HVOF)-Spritzen) und physikalische Dampfabscheidungs-(PVD)-Techniken, wie beispielsweise Elektronenstrahl-PVD-Beschichtung (EBPVD). Ein besonders geeignetes Verfahren zum Aufbringen der Grundschicht 207, der Einlaufschicht 209 und der abschleifenden Schicht 211 ist in dem US-Patent 5 073 433 offenbart. Als Ergebnis dieses Verfahrens weisen die Grundschicht 207, die Einlaufschicht 209 und die abschleifende Schicht 211 jeweils vertikale Mikrorisse auf, vorzugsweise wenigstens fünfundzwanzig Risse pro linearen Zoll der Oberfläche, wobei sich zumindest einige der Mikrorisse vollständig durch die äussere Schicht bis zu deren Grenzfläche mit der zugrundeliegenden Schicht erstrecken. The application of the base layer 207, the enema layer 209, and the abrasive layer 211 can be achieved by any suitable coating method known for applying TBC materials. Suitable methods include hot spraying (e.g., air plasma spraying (APS) and high velocity oxygen flame (HVOF) spraying) and physical vapor deposition (PVD) techniques such as electron beam PVD coating (EBPVD). A particularly suitable method for applying the base layer 207, the enema layer 209, and the abrasive layer 211 is disclosed in U.S. Patent 5,073,433. As a result of this process, the base layer 207, the enema layer 209, and the abrasive layer 211 each have vertical microcracks, preferably at least twenty-five cracks per linear inch of surface, with at least some of the microcracks passing completely through the outer layer to its interface with the underlying surface Layer extend.
[0042] Fig. 4 und 5 veranschaulichen Abtragungsdaten, die vergleichende Abtragungsraten für unterschiedliche YSZ-stabilisierte Schichten zeigen. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist die Abtragung der 8 Gew.-% YSZ (8YSZ), die dichte vertikale Mikrorisse (DVC) aufweist, wesentlich geringer als die mit 20 Gew.-% Yttriumoxid stabilisierte Zirkonerde und als das Yb4Zr3O12(YbZirc). Fig. 5 zeigt, dass die Abtragsraten bei äquivalenten Temperaturen, bei denen die 8YSZ im Vergleich zu der 20YSZ und dem Yb4Zr3O12wesentlich zu erodieren beginnt, wenn es höheren Temperaturen ausgesetzt ist. Wie gezeigt, stellt die Kombination der 8YSZ und 20YSZ (oder des Yb4Zr3O12) in der Anordnung gemäss der vorliegenden Beschreibung die Abschleifbarkeit (d.h. Abtragung) in der Einlaufschicht 209 sowie die erwünschten abschleifenden Eigenschaften der abschleifenden Schicht 211 mit hoher Temperaturfestigkeit bereit. Figs. 4 and 5 illustrate ablation data showing comparative removal rates for different YSZ stabilized layers. As shown in Figure 4, the removal of the 8 wt% YSZ (8YSZ), which has dense vertical microcracks (DVC), is substantially less than the zirconia stabilized with 20 wt% yttria and as the Yb4Zr3O12 (YbZirc) , Figure 5 shows that the removal rates at equivalent temperatures at which the 8YSZ begins to erode substantially as compared to the 20YSZ and the Yb4Zr3O12 when exposed to higher temperatures. As shown, the combination of the 8YSZ and 20YSZ (or Yb4Zr3O12) in the assembly of the present specification provides the abradability (i.e., ablation) in the run-in layer 209 as well as the desired abrasive properties of the high temperature-resistant abrasive layer 211.
[0043] Während die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es dem Fachmann klar, dass vielfältige Änderungen vorgenommen werden können, und dass Elemente davon durch äquivalente Ausführungen substituiert werden können, ohne dass der Schutzumfang der Erfindung berührt ist. Darüber hinaus können viele Abwandlungen vorgenommen werden, um eine besondere Situation oder ein spezielles Material an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne von dem hauptsächlichen Gegenstand der Erfindung abzuweichen. Es ist daher nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die spezielle Ausführungsform zu beschränken, die als die am besten geeignete Weise der Umsetzung der Erfindung erachtet wird, vielmehr soll die Erfindung sämtliche Ausführungsformen mit umfassen, die in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Darüber hinaus sollen sämtliche numerischen Werte, die in der detaillierten Beschreibung verwendet sind, interpretiert werden, als ob die genauen und approximierten Werte beide ausdrücklich festgelegt sind. While the invention has been described with respect to one or more embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes may be made and that elements thereof may be substituted by equivalent implementations without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications may be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the invention without departing from the essential subject matter of the invention. It is therefore not intended to limit the invention to the specific embodiment which is considered to be the most particular mode for practicing the invention, but rather the invention is to embrace all embodiments falling within the scope of the appended claims. In addition, all numerical values used in the detailed description should be interpreted as if the exact and approximate values are both expressly stated.
[0044] Eine Einlaufdichtung, die ein metallisches Substrat und eine mehrlagige Keramikbeschichtung auf dem metallischen Substrat aufweist. Die mehrlagige Keramikbeschichtung enthält eine Grundschicht, die auf dem metallischen Substrat abgeschieden ist, eine Einlaufschicht, die die erste Schicht überdeckt, und eine abschleifende Schicht, die die zweite Schicht überdeckt. Die abschleifende Schicht ist aus einem abschleifenden Material hergestellt. Ausserdem sind ein Turbinensystem und ein Verfahren zur Herstellung einer Einlaufdichtung offenbart. An inlet seal comprising a metallic substrate and a multilayer ceramic coating on the metallic substrate. The multilayer ceramic coating includes a base layer deposited on the metallic substrate, a drainage layer covering the first layer, and an abrasive layer covering the second layer. The abrasive layer is made of an abrasive material. In addition, a turbine system and method for making an inlet seal are disclosed.
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